DE2443331A1

DE2443331A1 - Druckbeanspruchtes maschinenbauteil mit einer aushalsung

Info

Publication number: DE2443331A1
Application number: DE2443331A
Authority: DE
Inventors: Marion Henry; Harald Dipl Ing Kurzmann
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1974-09-06
Filing date: 1974-09-06
Publication date: 1976-03-25
Also published as: JPS5155019A; DE2443331B2

Description

Druckbeanspruchtes Maschinenbauteil mit einer Aushalsung Die Erfindung befaßt sich mit einem druckbeanspruchten Maschinenbauteil mit einer durch Explosivverformung hergestellten Aushalsung und einer im Bereich der Aushalsung befindlichen Schweißnaht. Behälter dieser Art gelangen beispielsweise zur Anwendung in der chemischen Industrie als Lager- oder Reaktive onsbehälter. Sie gelangen aber auch in der Elektrotechnik zum Einsatz als Kapselung für druckgasisolierte Hochspannungsanlagen. Diese Kapselungen können beispielsweise die Gestalt zylindrischer Behälter au£weisen, in denen Sammelschienenleiter an Stützisolatoren gehalten sind. Die Behälter sind mit einem unter Druck stehenden Isolierglas gefüllt, beispielsweise Druckluft oder Schwefelhexafluorid.
Mit Aushalsungen werden Maschinenbauteile der genannten Art versehen, um weitere gleiche Maschinenbauteile oder rohrförmige Anschlüsse, Vershlußflansche oder ähnliches anbringen zu können. Zwar lassen sich solche Teine auch unmittelbar an einer oeffnung des Maschinenbauteiles beispielsweie durch Schweißen anbringen. Durch eine Aushalsung wird jedoch die Gestaltfestigkeit des fertigen Maschinenbauteiles verbessert und die Ferstellung der Schweißnaht erleichtert, weil sich am Ende der Aushalsung eine in einer Ebene liegende Schweißnaht ausführen läßt. Demgegenüber ist eine räumlich verlaufende Schweißnaht auszuführen, wenn beispielsweise ein Rohr unmittelbar in eine Öffnung eines gewölbten Maschinenbauteiles einzusetzen ist.
Das Aushalsen von Öffnungen an Maschinenbauteilen läßt sich auf verschiedene Weise durchführen. Beispielsweise kann-das Aushalsen mit einem kegelförmigen Ziehwerkzeug durchgeführt werden, das durch eine Öffnung des Maschinenbauteiles hindurchgezogen wird. Hierbei ist im allgemeinen eine Erwärmung des zu verformenden Materials erforderlich. Ferner kann das Aushalsen nach dem Verfahren der Exposivverformung vorgenommen werden, bei dem eine Matrize verwendet wird, die der Kontur des zu erzeugenden Kragens der Aushalsung entspricht. Unter dem Einfluß eines Sprengmittels wird das eine vorbereitete Öffnung des Maschinenbauteiles begrenzende Material an die Matrize angelegt. Hierbei vollzieht sich eine mit hoher Geschwindigkeit ablaufende Kaltverformung des Materials. Im Anschluß hieran wird das kaltverformte Material durch die Herstellung der Schweißnaht thermisch beansprucht. Es kommt hinzu, daß im späteren Betrieb des Naschineribauteiles Beanspruchungen durch tiefe Temperaturen und inneren Druck auftreten. Wird das Maschinenbauteil beispielsweise als Kapselung für druckgaisisolierte Hochspannungsanlagen verwendet, so wird eine Verwend barkeit der Konstruktion bis zu Temperaturen von wenigstens -25°C gefordert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkstoff zur Herstellung von druckbeanspruchten Maschinenbauteilen der genannten Art anzugeben, der die erwähnten Forderungen erfüllt und der keiner besonderen Wärmebehandlung bedarf. Gemäß der Erfindung ist hierzu vorgesehen, das Maschinenbautell aus einem schweißbaren Feinkornbaustahl mit fein verteilten Ausscheidungen von Nitriden und/oder Karbiden und einem beschränkten Kohlenstoffgehalt herzustellen. Im Gegensatz zu ansonsten für den vorliegenden Zweck in Betracht kommenden Stählen, beispielsweise einem Stahl mit der deutschen Normbezeichnung ST 52-3, zeigt ein Feinkornbaustahl nach der Erfindung keine Alterungsversprödung und auch keine Schädigungen durch Kaltverformung und Wärmeeinfluß infolge des Explosivaushalsens und der Schweißung.
Bei dem nach der Erfindung zu verwendenden teinkornbaustahl handelt es sich insbesondere um Stähle, die näher in dem Stahl-Eisen-Werkstoffblatt 089-70 "Schweißbare Feinkornbaustähle" sowie dem Stahl-Eisen-Werkstoffblatt Entwurf vom März 1974 "Warmgewalzte Feinkornstähle zum Kaltumformen" beschrieben sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die Fig 1 zeigt ein zylindrisches Gehäuse, an dem nach dem Verfahren der Explosivverformung eine Aushalsung vorgenomr.en werden soll.
In Fig. 2 ist das Gehäuse nach der Fig. 1 mit einem angeschweißten Flansch dargestellt.
Die Fig. 3 zeigt ein zylindrisches Sammelschienengehäuse einer druckgasisolerten Hochspannungsschaltanlage.
Das in Fig. 1 gezeigte zylindrische Gehäuse 1 besteht aus einem Feinkornbaustahl, der durch einen Gehalt bestimmter Elemente fein verteilte Ausscheidungen von Nitriden und/oder Karoiden enthält. Ferner besitzt der Feinkornbaustahl einen niedrigen Schwefelgehalt und einen beschränkten Kohlenstoffgehalt. Das Gehäuse 1 besitzt eine elliptische Öffnung 2, deren Abmessungen entsprechend den gewünschten Maßen der herzustellenden Aushel sung nach Erfahrungswerten gewählt sind. Das Gehäuse 1 ruht auf einer Matrize 3, deren Kontur entsprechend der gewünschten Form der Aushalsung gewählt ist. Im Innoren des Gehäuses 1 befindet sich ein mit Wasser gefüllter Bezahlter 4> in dem eine im wesentlichen ringförmig gestaltete Sprengladung 5 angeordnet ist.
Bei der Zündung des Sprengstoffes 5 wirkt das in dem Behälter 4 befindliche Wasser als Dämmung, so daß der Explosionsdruck nach unten wirkt und dabei die Ränder 6 der Öffnung 2 zur Anlage an der Matrize 3 bringt. Auf diese Weise wird in einem Arbeitsgang die Aushalsung hergestellt.
Das Verfahren der Explosivverformung ist an sich bekannt. Näheres hierüber kann beispielsweise dem Aufsatz "Explosivumformung von Mittel- und Grobblechenl' in der Zeitschrift DFBO 1/74, Seiten 3 bis 9, entommen werden.
In Fig. 2 ist das Gehause 1 in umgekehrter Stellung dargestellt, wobei an das Ende der nach der Fig. 1 hergestellten Aushalsung ein Flansch 10 durch Schweißen angebracht ist. Sofern das Aushalsen einen unregelmäßigen Rand ergeben hat, empfiehlt es sich, zunächst durch einen Brennschnitt den Kragen der Aushalsung zu ebnen, um anschließend die Schweißnaht 11 möglichst einfach ausführen zu könnten. In Fig. 2 ist außerdem ein rohrförmiges Bauteil 12 mit einem Flansch 13 eingezeichnet, das an den Flansch 10 angesetzt wird.
In Flg 3 ist ein Gehäuse 15 für eine metallgekapselte, druck gasisolierte Hochspannungsanlage gezeigt, das als Gehäuse einer Sammelschiene 16 dient. An den Enden des Gehäuses 15 sind Plan sche 17 angebracht, mit denen weitere gleichartige Gehäuse verbunden werden können. Mit der Sammelschiene 16 ist ein abzweigender Leiter 20 verbunden, der in ein weiteres Gehäuse 21 führt, das durch eine Flanschverbindung mit dem Gehäuse 15 gasdicht verbunden ist. Der abzweigende Leiter 20 tritt durch eine Aushalsung 22 des Gehäuses 15 hindurch, die entsprechend der Fig. 1 hergestellt ist. Dadurch ist das Gehäuse 15 im Bereich des abzweigenden Leiters 20 abgerundet, was sich vorteils haft auf die elektrische Spannungsfestigkeit der Anlage auswirkt. Die Erfindung ist in sinngemäß der gleichen Weise auch für mehrpolige Sammelschienengehäuse anwendbar.
2 Ansprüche 3 Figuren

Claims

Patentansprüche 1. Druckbeanspruchtes Maschinenbauteil mit einer durch Explosivverformung hergestellten Aushalsung und einer im Bereich der Aushalsung befindlichen Schweißnaht, dadurch gekennzeichnet, daß das Maschinenbauteil (1) aus einem schweißbaren Feiriornbaustahl mit fein verteilten Ausscheidungen von Nitriden und/ oder Karbiden sowie beschränktem Kohlenstoffgehalt besteht.
2. Druckbeanspruchtes Maschinenbauteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung als Kapselung (15) einer druckgasisolierten Hochspannungsanlage.